基于速度匹配的复合材料三维织造张力控制方法研究

碳纤维预制体成形过程中的纤维束张力调控是直接影响预制体内部纤维束屈曲的重要因素,提出了基于张力施加线实时收线的复合材料织造过程中纤维束张力控制方法,通过电机转动速度与织造速度的匹配进行纤维束张力控制。针对该控制方法,进行了纤维束张力主动控制过程的数值分析和张力控制试验,织造张力均值与目标张力控制值的相对偏差为0.5%,最大相对偏差8.5%,在张力一定的条件下电机转动速度与织造速度呈线性关系。研究表明可以通过调整初始的张力施加线长度调控初始张力,通过设定织造速度、电机转动速度的匹配关系,能够实现织造过程中的纤维束张力稳定控制。     

千米深井提升机动态提升过程制动力矩计算

为探究千米深井摩擦提升过程中制动动态特性,通过动力学分析建立制动器的安全制动力矩和工作制动力矩分别与系统变位质量、运动方程之间的数学模型。以JKMD-5×4(Ⅲ)型落地式多绳摩擦式提升机为研究对象,得到了不同工况下摩擦提升系统制动力矩随时间的动态变化曲线,为提升机制动系统选型设计提供依据。     

复合材料预制体多针多向协同织造路径生成方法研究

针对凸多边形复杂截面预制体x、y方向纤维束多针多向铺纱干涉问题,提出了一种多针多向协同织造路径生成方法。采用几何抽象方法,分析了预制体截面轮廓的形状特点。通过划分截面轮廓区域,分析了子区域的铺放方向组合方式,得到了截面轮廓生成无干涉织造路径的条件。运用该方法进行典型预制体织造实验,发现不同方向的纤维束没有产生干涉,预制体内部纤维束完整且没有交叠,实验表明该路径生成方法合理有效。     

三维结构复合材料预制体轮廓约束机理

为实现三维结构复合材料预制体的高性能、快速成形织造，研究了基于柔性导向三维多针成形原理的预制体轮廓约束方法，利用图像处理技术获得了预制体纤维环形状特征，建立了工艺参数对纤维环形状特征影响的理论模型，搭建了纤维环成环试验装置，探究了织造针伸出长度、织造层数和织造高度对纤维环形状特征的影响规律。并通过该理论模型对纤维环进行形状特征调控，完成典型件的试织。结果表明，纤维环侧边高度以及最大内接圆直径随伸出长度和织造高度增大而增大，随织造层数增大而减小，该模型预测与实际测得的纤维环侧边高度及最大内接圆直径的最大相对误差分别为6.29%和4.63%，进一步通过调节织造高度来改变纤维环的形状特征，完成层数为90层的预制体织造，说明该理论模型可以准确描述纤维环形状特征，并可通过该模型对纤维环形状特征进行调控，扩大了预制体轮廓约束工艺窗口，为实现预制体轮廓自动、高质量约束提供了理论指导和实践基础。